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自30年前實現商業化以來，鋰離子電池技術的成本迅速大幅下降，下降了約97%。許多關于該技術的努力有助于降低所觀察到的成本，但這些努力的貢獻及其相對重要性仍不清楚。

圖1. 圓柱形（藍色）和所有類型鋰離子電池（橙色）的價格變化

在此，美國麻省理工學院Jessika E. Trancik等人通過開發一組成本變化模型來估計各種因素對鋰離子電池成本下降的貢獻。通過收集有關鋰離子電池組件及其價格的數據，為這些電池開發了成本方程和成本變化方程，并估計不同初級成本降低機制的貢獻，例如能量容量特性變化的影響、材料價格的降低和非材料成本的變化。

結果表明，在1990年代末~2010年代初，觀察到的成本下降中約有38%是由于努力提高電池充電密度造成的。同時，正極材料價格的下降貢獻了成本下降的18%，非材料成本的變化貢獻了成本下降的14%。

充電容量利用率的提高也是成本下降的重要貢獻者（9.5%），其他材料價格的下降在較小程度上降低了成本，而正極箔面積的增加則略微增加了成本。

圖2. 初級機制對18650型鋰離子電池成本下降的貢獻

此外，作者還考慮了高級機制的貢獻，包括研發 (R&D)、邊干邊學和規模經濟。作者發現，成本變化的最大份額是由公共和私人研發驅動的，而規模經濟的貢獻較小。此外，大部分研發貢獻可歸因于化學和材料科學的進步。

這些結果表明，電化學電池技術的性質通常允許電極材料和電解液化學的許多不同組合，為電池的新方法和成本下降提供了進一步的機會。然而，可能需要公共政策來幫助避免過早固化，這可能是市場偏愛現有技術造成的。

作者希望隨著更多關于電池組件和制造成本的數據公開可用，該建模方法可用于研究進一步的成本降低并闡明成本變化驅動因素的相對影響的變化，以促進電池研究和企業、政府的科學決策。

圖3. 高級機制對鋰離子電池成本下降的貢獻

Determinants of lithium-ion battery technology cost decline, Energy & Environmental Science 2021. DOI: 10.1039/D1EE01313K

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麻省理工EES: 哪些因素造成了鋰離子電池技術的成本下降？

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